Введение 4
Глава 1. Современное состояние проблемы расчета 1и проектирования аппаратов (химической технологии 6
1.1 Методология проектирования химический производств 6
1.2 Определение мощности проектируемого производства 11
1.3 Выбор (метода (технологии) производства 13
1.4 Эскизная технологическая схема. Расчет [материальных и тепловых (
балансов по стадиям производства 21
Глава 2. Теоретические основы процессов (химической технологии 24
2.1 Законы сохранения энергии, (массы и импульса 24
2.2 Законы равновесия 30
2.2.1 Правило фаз 32
2.2.2 Линии равновесия 33
2.3 Законы переноса массы, энергии и импульса. Основные понятия 35
2.3.1 Основное уравнение переноса субстанций 37
2.3.2 Уравнение переноса теплоты 43
2.3.3 Уравнение переноса массы 44
2.3.4 Уравнения переноса импульса 46
Глава 3. Разработка Web-приложения 49
3.1 Цель создания приложения 49
3.2 Описание программных средств, используемых при разработке web-
приложения 49
3.3 Разработка приложения 50
3.3.1 База данных. Структура БД 51
3.3.2 РНР 55
Заключение 60
Список литературы 61
Приложение
Проектирование химических предприятий как самостоятельная отрасль инженерного труда относительно молода. До 30-х годов XX века в России разработкой новых химических производств занимались инженеры в конторах заводов и конструкторских бюро исследовательских институтов [1]. В дальнейшем развитие химической промышленности и увеличение объема проектных работ вызвало профилизацию отдельных групп специалистов: технологов, механиков, строителей и т.д. Затем были созданы комплексы, куда вошли отраслевые научно-исследовательские, проектные и строительномонтажные организации.
В последние годы стремительно развиваются и совершенствуются теория математического моделирования и оптимизация технологических процессов, системы автоматизированного проектирования (САПР) химических производств [2]. При этом, однако, следует помнить, что в первую очередь необходимо освоить общую методику проектирования сложных химико-технологических систем и производств.
Сказанным обусловлена актуальность написания настоящей дипломной работы.
Цель нашего исследования: разработка комплекса обучающих контролирующих задач на основе процессов химической технологии.
Объект исследования: фундаментальные основы расчета и проектирования аппаратов химической технологии.
Предмет исследования: теоретические основы процессов химической технологии.
Задачи исследования:
1. Провести обзор современного состояния основ расчета и проектирования аппаратов химической технологии.
2. Рассмотреть теоретическую основу явлений переноса масс, энергии и импульса.
3. Разработать обучающее web-приложение по систематизации и расширению знаний студентов по курсу Фундаментальных основ расчета и проектирования аппаратов химической технологии.
Методы исследования в настоящей работе: анализ литературы, учебных пособий, статей и интернет ресурсов.
Практическое значение исследования заключается том, что разработанный обучающий-контролирующий комплекс позволит
автоматизировать процесс изучения и контроль знаний теоретических основ химической технологии.
Структура выпускной квалификационной работы: введение, три главы, заключение, список литературы.
В данной работе мы с позиций современных методов системного анализа, математического и физического моделирования исследовали новые научные результаты для теории интегрированного проектирования энерго- и ресурсосберегающих гибких промышленных химико-технологических процессов, аппаратов и систем, формирующих предпосылки эффективного управления и автоматизации.
Была изучена методология (система принципов, способов организации и построения теоретической и практической деятельности при интегрированном проектировании) и формализована стратегия интегрированного проектирования промышленных энерго - и ресурсосберегающих гибких ХТП, оборудования и систем автоматического управления в условиях интервальной неопределенности физико-химических, технологических и экономических исходных данных, изучена многоэтапная итерационная процедура решения задач интегрированного проектирования гибких автоматизированных химических производств.
Во второй главе представлена теория явлений переноса. Рассмотрены такие понятия как: законы сохранения энергии, массы и импульса; законы равновесия, правило фаз, линии равновесия; законы переноса массы энергии и импульса, уравнение переноса теплоты, массы, импульса.
А так же был разработан обучающий-контралирующий комплекс в виде Web-приложения.
Таким образом можно сказать, что в ходе данной дипломной работы были решены все поставленные задачи и достигнута основная цель данной дипломной работы.
1 Беркман Б. Е. Основы технологического проектирования производств органического синтеза. М.: Химия, 1970 368 с.
2 Грекова И. Методологические особенности прикладной математики на современном этапе ее развития // Вопросы философии. 1976 № 6
3 Основы проектирования химических предприятий и элементы систем автоматизированного проектирования / С. П. Рудобашта, Г. С. Кормильцин,
А. А. Лапин, Э. Л. Тудоровский. М.: МИХМ, 1985 80 с.
4 Основы проектирования химических производств / С. И. Дворецкий, Г. С. Кормильцин, В. Ф. Калинин. М.: Машиностроение-1,2005 180 с.
5 СНиП 11-01-95. Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений.
6 Тимофеев В. С., Серафимов Л. А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. М.: Химия, 1992 432 с.
7 Перевалов В. П., Колдобский Г. И. Основы проектирования и оборудование производств тонкого органического синтеза. М.: Химия, 1997 288 с.
8 Новые технологии комплексной переработки метанола / М. Г. Макоренко, Т. В. Андрушкевич, Б. Г. Гришин и др. // Химическая промышленность. 1997 № 12 С. 789 - 794
9 Задорский В. М. Интенсификация химико-технологических процессов на основе системного подхода. Киев: Техника, 1989 208 с.
10 Макаревич В. А. Строительное проектирование химических предприятий. М.: Высшая школа, 1977 208 с.
11 Лыков М. В. Сушка в химической промышленности. М.: Химия. 1970
430 с.
12 Сажин Б. С. Основы техники сушки. М.: Химия. 1984 320 с.
13 Плановский А. Н., Николаев П. И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М.: Химия, 1987 496 с.
14 Процессы и аппараты химической технологии. Основы теории процессов химической технологии / под ред. А. М. Кутепова. М.: Логос, 2000
Т. 1 480 с.
15 Тимонин А. С. Конструирование и расчет химико-технологического и природоохранного оборудования: справочник. Калуга: Изд-во Н. Ф. Бочкаревой, 2002 Т. 2 1028 с.
16 Проектирование, конструирование и расчет техники пищевых технологий: учебник / под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. СПб.: Изд-во «Лань», 2013 912 с.
17 Кафаров В. В., Мешалкин В. П., Перов В. А. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Химия, 1979 320 с.
18 Проектирование систем автоматизации технологических процессов /под ред. А. С. Клюева. М.: Энергоатомиздат. 1990 464 с.
19 Методические указания о порядке разработки плана локализации и ликвидации аварийных ситуаций (ПЛАС) на химико-технологических объектах. РД 09-536-03. М.: НТЦ, 2003 67 с.
20 Методики оценки последствий аварий на опасных производственных объектах. М.: НТЦ, 2002 207 с.
21 Гринберг Я. И. Проектирование химических производств. М.: Химия, 1970 268 с.
22 Дьяконов С. Г., Елизаров В. В., Елизаров В. И. Теоретические основы проектирования промышленных аппаратов химической технологии на базе сопряженного физического и математического моделирования. Казань, КГТУ. 2009
23 Островский Г. М., Зиятдинов Н. Н., Лаптева Т. В. Оптимизация технических систем. М., КНОРУС. 2012
24 Дворецкий Д. С., Дворецкий С. И., Островский Г. М. Новые подходы к проектированию химико-технологических процессов, аппаратов и систем в
условиях интервальной неопределенности. М.: Издательский дом «Спектр». 2012
25 Девятов Б. Н. Теория переходных процессов в технологических аппаратах с точки зрения задач управления. Новосибирск, Редакционноиздательский отдел сибирского отделения АН СССР. 1964
26 Кафаров В. В Методы кибернетики в химии и химической технологии. М.: Химия. 1985
27 Biegler L. Т., Grossmann I. Е., Westerberg A. W. Systematic methods of chemical process design. Upper Saddle River. New Jersey, Prentice Hall. 1997
28 Halemane K. R., Grossmann I. E. Optimal Process Design under Uncertainty // AIChE Journal, 1983 V. 29 P. 425 - 433
29 Mohiden M. J., Perkins J. D., Pistikopoulos E. N. Optimal Design of Dynamic Systems under Uncertainty // AIChE Journal. 1996 V. 42 P. 2252
30 Островский Г. M., Волин Ю. М. Оптимальное проектирование гибких химико-технологических процессов //Доклады Академии наук. 1993 Т. 331 С. 326
31 Островский Г. М., Волин Ю. М. Новые проблемы теории гибкости химико-технологических процессов II Доклады Академии наук. 2000 Т, 370 С. 773
32 Островский Г. М., Волин Ю. М. Технические системы в условиях
неопределенности: анализ гибкости и оптимизации. М.: БИНОМ,
Лаборатория знаний. 2008 319 с.
33 Бодров В. И., Дворецкий С. И. Стратегия синтеза гибких автоматизированных химико-технологических систем // Теоретические основы химической технологии. 1991 Т. 25 № 5 С. 716
34 Бодров В. И., Дворецкий С. И., Дворецкий Д. С. Оптимальное проектирование энерго- и ресурсосберегающих процессов и аппаратов химической технологии // Теоретические основы химической технологии. 1997 Т. 31 №5 С. 542
35 Красовский А. А. Системы автоматического управления полетом и их аналитическое конструирование. М.: Наука, 1973 558 с.
36 Красовский А. А., Буков В. Н., Шендрик В. С. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами. М., 1977 272 с.
37 Swaney R. Е., Grossmann I. Е. An Index for Operational Flexibility in Chemical Process Design / AIChE Journal, 1985 V. 31 P. 621 - 644
38 Островский Г. M., Волин Ю. М. Технические системы в условиях неопределенности: учебное пособие. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2008
319 с.
39 Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002 336 с.
40 Кафаров В. В., Макаров В. В. Гибкие автоматизированные производственные системы в химической промышленности. М.: Химия, 1990
320 с.
41 Кафаров В.В., Бодров В. И., Дворецкий С. И. Новое поколение гибких автоматизированных химических производств // Теоретические основы химической технологии. 1992 Т. 26, № 2 С. 254
42 Савицкая Т. В., Бельков В. П. Математические модели типовых операций одностадийных периодических процессов: текст лекций / под ред. проф. А. В. Егорова. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2005 196 с
43 Карпушкин С. В. Выбор аппаратурного оформления
многоассортиментных химических производств. М.: Изд-во
Машиностроение-1, 2006 140 с.
44 Дворецкий С. И., Кудрявцев А. М. Математическое моделирование непрерывного процесса азосочетания в производстве азопигментов // Известия вузов. Химия и хим. технология. 1990 С. 110-114
45 Кудрявцев А.М. и др. Разработка непрерывного технологического процесса получения пигмента алого // Журн. прикладной химии. 1988 Т. 61, № 11 С. 2525-2531
46 Гордеев Л. С., Дворецкий С. И., Кудрявцев А. М. Математическое моделирование и исследование непрерывной технологии синтеза азопигментов // Химическая промышленность. 1990 № 10 С. 44 - 48
47 Бодров В. И., Дворецкий С. И. и др. Разработка прогрессивных технологий и оборудования перенастраиваемых автоматизированных анилинокрасочных производств // Химическая промышленность. 1997 № 1 С. 64-73
48 Дворецкий С. И., Карнишев В. В., Дворецкий Д. С. Разработка энергои ресурсосберегающих технологических установок непрерывного действия // Химическое и нефтегазовое оборудование. 1998 № 4 С. 4 - 7
49 Дворецкий Д. С., Дворецкий С. И., Пешкова Е. В. Компьютерное моделирование турбулентных реакторных установок тонкого органического синтеза в условиях неопределенности // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. Научно-теоретический журнал. 2007 Т. 50, вып. 8 С. 70 - 75
50 Новые подходы к интегрированному синтезу гибких автоматизированных химико-технологических систем / Д. С. Дворецкий, С. И. Дворецкий, С. В. Мищенко, Г. М. Островский // ТОХТ. 2010 Т. 44, № 1 С. 69 -77
51 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971. 784 с.
52 Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1995. В 2-х кн. - 768 с.
53 Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1981. В 2-х кн. - 812 с.
54 Протодьяконов И.О., Марцулевич Н.А., Марков А.В. Явления переноса в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1981. 264